来自浙江大学免疫学系，第二军医大学免疫学研究所医学免疫学国家重点实验室（National Key Laboratory of Medical Immunology）的研究人员发现新型的Rab蛋白——Rab7高度同源的新小G蛋白在Toll样受体4（Toll–like receptor 4，TLR4）信号途径中的重要作用：促进TLR4转移至溶酶体降解。为进一步解析TLR4的信号传导，以及Toll蛋白样受体的作用机制提出了新的方向，这一研究成果公布在国际著名刊物Blood上。

领导这一研究的是曹雪涛院士，其早年毕业于第二军医大学，现任第二军医大学副校长和免疫学研究所所长、教授。他对树突状细胞（DC）的免疫学和肿瘤的免疫与基因治疗开展了比较系统深入的创新性基础研究和临床应用研究；发现了一种具有重要免疫调控功能的新型DC亚群，且发现成熟DC在基质作用下能进一步增殖和分化，论文发表于Nature Immunology；提出了DC的免疫调控新机制并发现其具有两类新的功能。从人DC cDNA文库中自主发现多条全长新基因并研究了其中20余条的功能，发现的12种新分子获得HUGO命名。提出了免疫与基因治疗肿瘤的新途径并开展了其应用研究。

Toll蛋白样受体（TLR）是细胞表面一类受体，它在炎症、免疫、病源体识别中都起着十分重要的作用。因此参与许多疾病的发病过程，与传染病、肿瘤、心血管病、自身免疫性疾病、过敏等都有着密切关系。它亦是研究和开发新药的一个新的靶点，故受到国际医学生物学广泛关注。

这种Toll受体是在研究果蝇胚胎腹背侧体轴形成过程中新发现的一种介导机体天然免疫(innate immunity)的受体蛋白。因其结构、功能及信号转导途径均与白介素-1受体（IL-1R）类似，故统归于Toll/IL-1R受体家族。哺乳动物Toll受体称为Toll样受体（Toll like receptors, TLRs）。迄今为止，10种人类TLRs(human TLRs,hTLRs)已被先后发现。

TLR家族中最重要的成员便是Toll样受体4（Toll–like receptor 4,TLR4），在CD14和MD-2的协助下，其可作为LPS的受体。TLR4在外周血单核细胞上表达，并在激活后上调表达。主要在MD-2分子出现（一种小的分泌蛋白，在TLR＋细胞对LRS作出有效应答后出现）。此分子可发挥信号传导的功能。

   　而且TLR4因其主要介导内毒素损伤细胞作用而备受关注。TLR4主要在髓源性细胞表达，可介导LPS等致病因子引发的致炎细胞因子释放过程，进而激活抗病原通路，直接去除病原体；同时也可引起组织损伤。Ken-ichiro等（2000）发现小鼠TLR4（mTLR4）的一种剪接异构体，并称之为可溶性mTLR4（soluble mTLR4, smTLR4）。与mTLR4功能相反，smTLR4能有效抑制LPS刺激引起的NF-kB活化和TNF-a的生成。因此，smTLR4/mTLR4平衡可能对炎症反应的发生或消退具有重要意义。已有的研究发现，TLR4是LPS诱导细胞产生血红素氧合酶（Heme oxygenase，HO）的主要受体。HO由Tenhunen等于1968首次发现存在于微粒体中的血红素代谢限速酶。目前认为HO存在三种亚型，诱导型HO称之为HO-1，可以被各种应激刺激诱导于全身组织广泛表达。HO-1除催化血红素产生一氧化碳（CO）、胆绿素和铁离子等物质参与机体生理或病理生理反应外，它本身也是一种急性期反应蛋白，即热休克蛋白32（HSP32），参与抗氧化、抗炎症等功能。不难理解，TLR4是LPS引发HO-1合成和分泌，乃至炎症发生、发展的关键点（checkpoint）。

之前的研究发现TLR4诱导髓样分化因子88（myeloid differentiation factor 88，MyD88）依赖性，和Toll/interleukin (IL)-1R位点包含adapter，诱导干扰素ß依赖性信号（interferon (IFN)-ß–dependent signaling），从而导致炎症前介导子和I型干扰素的产生

来抵制病原体。

但是未得以控制的TLR4激活也许会导致自身免疫（autoimmune）性疾病和炎症疾病的发生。TLR4从血浆膜（plasma membrane）传送到内体(endosome)，帮助泛素化（ubiqutination），和传送到溶酶体（lysosome）中，用以降解。TLR4表达的降低，或者TLR4降解的增多对于TLR4信号途径而言是十分重要的。

    曹雪涛教授等人之前的研究发现了一个溶酶体相关的小鸟嘌呤核甘三磷酸酶（small guanosine triphosphatase，GTPase），而王玉珍等人之前研究围绕着新型的Rab蛋白——Rab7，这种蛋白7定位于溶酶体，调控蛋白从早期内体到晚期内体或晚期内体到溶酶体的转运。

   近年来的研究表明，Rab7参与多种受体的转运及信号转导过程。他们自主克隆到的一个新的小G蛋白：Rab7b，与Rab7高度同源，也定位于溶酶体，特异性地表达在单核细胞系。

    TLRs主要分布在单核细胞如巨噬细胞和树突状细胞，因此设想Rab7b可能参与TLRs的信号转导。之前的课题中，他们研究了小G蛋白mRab7b在巨噬细胞TLRs信号转导中的调控作用。 

    在这篇文章中，研究人员证明了Rab7b可以通过促进TLR4的降解负调控许多因子，包括脂多糖诱导的肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNF） ，IL-6，一氧化氮，IFN-ß，以及LPS诱导的丝裂素（mitogen）激活蛋白激酶，细胞核因子Rab7bB，IFN调控因子3信号途径。

    并且Rab7b定位在LAMP-1阳性亚细胞室中，在施用了LPS治疗后与TLR4共定位，降解TLR4的蛋白质水平，这些说明Rab7b是TLR4信号途径的负调控因子，功能是促进TLR4转移至溶酶体降解。

原始出处:

Blood, 1 August 2007, Vol. 110, No. 3, pp. 962-971.
Prepublished online as a Blood First Edition Paper on March 29, 2007; DOI 10.1182/blood-2007-01-066027.
IMMUNOBIOLOGY

Lysosome-associated small Rab GTPase Rab7b negatively regulates TLR4 signaling in macrophages by promoting lysosomal degradation of TLR4

Yuzhen Wang1,2, Taoyong Chen2, Chaofeng Han2, Donghua He1, Haibo Liu2, Huazhang An2, Zhen Cai1, and Xuetao Cao1,2

1 Institute of Immunology, Zhejiang University, Hangzhou; 2 Institute of Immunology and National Key Laboratory of Medical Immunology, Second Military Medical University, Shanghai, People's Republic of China

Toll-like receptor 4 (TLR4) initiates both myeloid differentiation factor 88 (MyD88)-dependent and Toll/interleukin (IL)-1R domain–containing adapter, inducing interferon (IFN)-ß–dependent signaling, leading to production of proinflammatory mediators and type I interferon (IFN) to eliminate pathogens. However, uncontrolled TLR4 activation may contribute to pathogenesis of autoimmune and inflammatory diseases. TLR4 is transported from the plasma membrane to the endosome for ubiqutination and to the lysosome for degradation, and downregulation of TLR4 expression or promotion of TLR4 degradation are important ways for negative regulation of TLR4 signaling. We previously identified a lysosome-associated small guanosine triphosphatase (GTPase) Rab7b that may be involved in lysosomal trafficking and degradation of proteins. Here we demonstrate that Rab7b can negatively regulate lipopolysaccharide (LPS)-induced production of tumor necrosis factor (TNF)-, IL-6, nitric oxide, and IFN-ß, and potentiate LPS-induced activation of mitogen-activated protein kinase, nuclear factor B, and IFN regulatory factor 3 signaling pathways in macrophages by promoting the degradation of TLR4. Rab7b is localized in LAMP-1–positive subcellular compartments and colocalized with TLR4 after LPS treatment and can decrease the protein level of TLR4. Our findings suggest that Rab7b is a negative regulator of TLR4 signaling, potentially by promoting the translocation of TLR4 into lysosomes for degradation.

名词解释：

内体(endosome)

内体有初级内体(early endosome)和次级内体(late endosome)之分,内体的主要特征是酸性的、不含溶酶体酶的小囊泡。初级内体是由于细胞的内吞作用而形

成的含有内吞物质的膜结合的细胞器。

次级内体中的pH呈酸性,且具有分拣作用。内体膜上具有ATPase-H+质子泵，利用H+质子的浓度，保证了内部pH的酸性

附：
曹雪涛

山东省济南市人，1964年生，1986年毕业于第二军医大学，现任第二军医大学副校长和免疫学研究所所长、教授。中国工程院院士。曹雪涛对树突状细胞（DC）的免疫学和肿瘤的免疫与基因治疗开展了比较系统深入的创新性基础研究和临床应用研究。发现了一种具有重要免疫调控功能的新型DC亚群，且发现成熟DC在基质作用下能进一步增殖和分化，论文发表于Nature Immunology；提出了DC的免疫调控新机制并发现其具有两类新的功能。从人DC cDNA文库中自主发现多条全长新基因并研究了其中20余条的功能，发现的12种新分子获得HUGO命名。提出了免疫与基因治疗肿瘤的新途径并开展了其应用研究。以通讯作者在SCI收录杂志发表论文112篇，此外，与国内外学者合作在Nat Med等发表SCI收录论文7篇，上述论文被SCI他引833次。编写和共同主编专著3部，参编10部。第一完成人获国家自然科学二等奖1项（2003）、上海市科技进步一等奖1项（2001）、军队科技进步一等奖1项（1998）和二等奖2项（1992，2000）、国家II类新药证书2个、获得授权的国家发明专利10项。指导的4名博士生获得全国优博论文。 

曹雪涛院士：免疫科学贵在原创


　　“我有时候会跟同行感叹，说自己像是从土里钻出来的，我们实验室所有科学发现都是在国内做出来

的，但承认我们实验室学术成果的不仅在国内。”在第二军医大学免疫楼，忙碌的曹雪涛院士硬是挤出时间，和记者聊起自己多年科研历程的感受。 

　　了解曹雪涛成长经历的人，都会惊讶于他所肩负的巨大责任。今年４２岁的曹雪涛，２６岁硕士毕业时因论文水平高被提前授予博士学位，２８岁成为当时全国最年轻的医学教授，３３岁担任全军免疫与基因治疗重点实验室主任，不少老科学家对他寄予厚望，将重担压给他――要实现几代中国免疫学人的梦想，让世界免疫学界听到来自中国免疫学界的声音！ 

　　巨大的责任感催促年轻的曹雪涛快马加鞭。“我们实验室整个科研体系是白手起家、自主摸索建起来的，没有大树可以乘凉。起初的困难确实很大，但自己建的体系发展后劲会越来越大，因为我们目前的科研方向和实验体系是我们自己经过长时间摸索和积累也经历了无数失败后做出来的，有特色也非常有潜力，所以这两年能不断出成果。”曹雪涛自信地表示。 

　　他领衔的创新团队，在国际上首次发现一种在人体内具有独特调控功能的新型树突状细胞亚群，这项原创性成果开辟了免疫学研究新领域，引起了国际免疫学界的关注；他作为通讯作者发表在国外杂志上的１００余篇论文被ＳＣＩ他引８００多次，３５岁作为国际免疫学术会议执行主席主持大型国际学术会议；他的团队承担国家重大科研任务１７项，获得国家自然科学二等奖，申报国家发明专利５６项……

　　曹雪涛回忆，在这些年的科研过程中，国家基金委的各类资助项目自己全拿过，承担国家基金不仅是青年科学家奋斗的灯塔，每次申报的过程，也催促着自己的科研思想不断成熟。 

　　“１９９１年夏天我任讲师不久，去北京申请到了３万元的国家青年基金，当时住在某大学旁边每天１６元的小旅馆里，很兴奋，真的是以激动的心情等待第二天的答辩。”曹雪涛笑着说：“接下来就是１９９４年申请优秀中青年人才专项基金，那时候写过４３万字的书，很得意，带着书过去汇报了，虽然获得了资助，但却给我泼了一桶冷水，你还在写中文的东西？我当时真的是惊醒、痛悟，在国内从事研究也一定要有国际视野，应该做高水平、创新型、前沿性的基础研究。” 

　　出国，对曹雪涛而言轻而易举，可他，一次次地留了下来，为了国内的这份事业和责任。这些年来，前进的过程中成功与失意并存，曹雪涛心境却越来越平和，因为他心中的终生目标越来越清晰。“２００１年其实是我事业上最困难的时候，申请基金委优秀创新团队基金在北京答辩，得到了高度评价。那次支持真是雪中送炭，使我们能够继续往前走。”曹雪涛感叹，就像春笋冒土的力量甚至能顶翻石板，人有的时候越催越坚，反而脱胎换骨，“我那时真正确定了我自己内心的追求，要成为一名对国家民族有一定贡献的科学家，要让国际上听到中国免疫学界的声音。正是在那段困难的日子里我们做出了一些真正原创性的工作。” 

　　“现在，每天最大的享受就是上网查询生物医学前沿新进展，发现一些受到大家关注但仍然悬而未决的科学问题，而我们通过实验能够有所作为，这真正是一种科学上的愉悦。”作为学科带头人，曹雪涛一直保持着高度的学科敏锐性，带领团队种出一个个硕果，“有时候闯进一个好领域，二流科学家可能做出一流的好成果，所以，一定要关注国际前沿，强化自己有特色的研究体系。科学研究没有预见性，但选对了方向，种子播下去了，都会有重要的果实。” 

                                                 摘自《生物谷》